汽水分离再热器疏水回路中疏水控制段的计算

该文从双相流动的基本原理出发,分析导出了核电站汽水分离再热器疏水回路中疏水控制段的设计、计算方法.该方法适合各类双相绝热流动管系的设计和计算.     

汽水分离再热器多目标优化研究

汽水分离再热器在核电系统中属于大型设备,其重量、体积较大。同时,汽水分离再热器对核电系统整体热经济性具有较大影响,因此汽水分离再热器也是核电系统中的重要设备。众所周知,为了降低核电的初投资成本,提高核电系统在电力市场中的竞争力,有必要对核电系统中的大型设备进行优化设计研究。寻找可使汽水分离再热器重量、体积得以降低的设计方案。本文根据汽水分离再热器的物理过程,建立了可靠的数学模型,并利用C#语言编写了相应的评价程序。结合优化程序模块,实现了对汽水分离再热器运行及结构参数的多目标优化实例研究,其优化目标是在保证功能性的前提下,降低汽水分离再热器的重量、减小其体积。优化结果给出了汽水分离再热器多目标最优决策方案,方案显示,在满足所给定的结构及性能约束的条件下,经优化,汽水分离再热器的净重量减轻约3.4%,体积减小约4.9%,优化效果显著。通过对汽水分离再热器进行参数分析,一方面定性验证了设备模型的正确性和可用性,另一方面对于最优决策方案的合理性在一定程度上也给出了依据。结果可为核动力装置小型化优化研究提供理论参考和优化方向。     

汽水分离再热器波形板分离元件试验验证

在压水堆核电机组汽水分离再热器（MSR）的实际运行工况下验证饱和湿蒸汽通过波形板分离元件时的分离特性和压降特性。采用大型热工-水力试验台架提供满足要求的饱和湿蒸汽，获得该湿蒸汽流经试验件的压降和残余湿度，结果表明:该MSR波形板试验件的二次携带临界流速较高，在入口蒸汽干度不大于86%且入口速度低于临界流速时，其残余湿度不大于0.1%，分离效率在99%以上，压降不大于7 kPa，满足出口蒸汽干度不小于99%、分离模型压降不大于14 kPa的设计要求，具有良好的分离和压降特性。      

核电厂汽水分离再热器壳体减薄原因分析及处理

秦山核电厂320 MWe机组经过长期运行后,1#汽水分离再热器出现壳体减薄现象,通过分析认为壳体减薄的原因为流动加速腐蚀(FAC)。若任由设备继续腐蚀,将进一步降低设备强度,给核电机组带来极大的运行安全风险。通过修复工艺分析,选择合适的焊材、焊接工艺和热处理工艺,对设备进行焊接维修处理,有效提高了汽水分离再热器的运行可靠性,保证了设备和机组的运行安全。     

秦山核电厂汽水分离再热系统调试及投运

本文简要地介绍了秦山核电厂300MW汽轮发电机组汽水分离再热器(MSR)系统及其监控(再热温度控制器——RTC_5)系统的调试、投运等。RTC_5系统的调试主要包括MSR系统与RTC_5系统间的输入、输出接口检查试验和自动控制模式试验。在完成手动控制试验后,进行了机组冷态启动、热态启动、线性运行、基本负荷和低负荷运行、机组解列、MSR切除、热电偶故障/恢复以及显示方式等自动控制模式试验,并确认都正常以后作MSR系统投运试验,且提出投运的注意事项及简要程序。从机组负荷在50%额定功率运行时的参数可以看出MSR系统的去湿和再热效果是很显著的。     

汽水分离再热器的传热系数及出口温度随功率变化规律的分析

本文从传热学的基本原理出发,推导出核电站汽水分离再热器的传热系数随功率变化的关系式,并用该关系式导出了汽水分离再热器的出口参数随功率的变化,从而为计算和设计汽水分离再热器的温度控制系统提供了理论基础。     

方家山核电汽水分离再热器壳侧疏水设计优化与改进

方家山核电为两台百万千瓦级压水堆核电机组,采用二代改进型压水堆技术。两台汽水分离再热器的壳侧疏水泵长期在高温条件下连续运行,故障率较高。原设计仅考虑每列MSR的壳侧疏水设置1台疏水泵,故当疏水泵故障停运时,MSR壳侧疏水必须切换排至凝汽器,会造成机组热效率下降,如同时备用疏水阀门故障会危及机组安全。通过对汽水分离再热器壳侧疏水设计优化的必要性与改进的可行性进行分析,采取在每列MSR的壳侧疏水管增设一台疏水泵回路构成备用列的方式,实现当一台疏水泵故障停运后另一台疏水泵启动,将疏水排至ABP系统上游管道。避免了因一台疏水泵故障停运导致MSR的壳侧疏水只能依靠单一管线切换至凝汽器。改进结果达到了预期,增加了MSR疏水泵运行方式的灵活性,提高了GSS系统壳体疏水的可靠性。     

压水堆核电站汽轮机汽水离-中间再热器

在水堆核电站汽轮机的汽水分离-中间再热器的设计中,除了选择好最佳设计参数,采用高效的汽水分离元件和提高再热器的传热效率外,合理的结构形式亦是必须考虑的主要问题之一。     

RtCM方法在某核电厂汽水分离再热器系统的应用实践

以可靠性和技术特性为中心的维修(Rt CM)方法是确定资产预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。介绍以Rt CM方法的分析流程和特点,并以某核电厂汽水分离再热器系统为应用试点,详细阐述Rt CM实施过程、设备维修策略优化的效益。实践表明,Rt CM分析方法通过引入故障模板、技术特性分析、设备分级和定量化分析,提高了分析效率,对提高系统设备可靠性发挥了重要作用。     

蒸汽发生器全尺寸汽水分离装置模型开发

汽水分离装置是核动力系统蒸汽发生器(SG)重要组成部分。目前针对汽水分离装置的研究包含试验与模拟两种方法,受限于成本和计算资源,现有研究主要是对汽水分离装置中单一旋叶式分离器或波形板干燥器开展。但在SG不同位置处分离器或干燥器入口参数不相同,存在负荷不均问题。为此,本研究基于已有分离器和干燥器分离效率计算模型,对汽水分离装置适当简化,开发SG全尺寸汽水分离装置模型。研究SG中不同位置处分离器和干燥器分离效率分布特性以及干燥器液滴负荷不均情况。计算结果可为SG汽水分离装置设计提供参考,开发的汽水分离模型已植入自主化SG全流域热工水力计算分析程序STAF。     

基于CFD程序的物理热工耦合计算不确定性分析

基于计算流体力学（CFD）程序FLUENT的用户自定义函数（UDF）,耦合中子动力学计算模型、燃料棒热传导计算模型、不确定性分析程序SIMLAB,开发了物理热工耦合计算不确定性分析平台CFD/PFS,并开展了小型自然循环铅基快堆SNCLFR-10的无保护超功率（UTOP）事故的不确定性量化,最后对计算结果进行不确定性分析和敏感性分析。研究表明,CFD/PFS平台的物理热工耦合计算具有良好的可靠性、精确性;总反应性峰值、功率峰值等瞬态安全参数的名义值均处于95/95双侧容忍限值内,且名义值与限值相对偏差小于3.95%;燃料多普勒系数是主要不确定性来源,对反应堆安全影响最大。     

双钩波形板汽水分离器疏水钩优化研究

为提高双钩波形板汽水分离器的分离性能,采用计算流体力学方法建立波形板内的两相流动模型,并对不同结构疏水钩的波形板汽水分离器进行研究。通过数值计算得到了波形板内的速度云图和液滴运动轨迹,并分析了不同进口速度下疏水钩结构对压降和分离效率的影响。结果表明：大部分液滴在前两级通道被分离,进口速度为0.922 m/s时其质量份额可超过50%;疏水钩通过影响流场的局部流速和湍流强度进而影响压降和分离效率,疏水钩对液滴的直接拦截作用有利于提高分离效率。综合考虑分离效率和压力损失获得了综合性能良好的双钩波形板汽水分离器结构型式。     

基于CFD分析的文丘里流量计设计优化

质量流量是核电站热功率核算的关键参数之一,核电站一般采用文丘里流量计和孔板流量计同时测量,然而在低流量区文丘里流量计呈现出明显波动,其参数不稳定严重影响核电站的正常运行。本文基于理论分析结合数值分析,发现脉动流动是导致文丘里流量计测量波动的主要原因。基于分析结果,对文丘里流量计提出了优化设计方案,通过在文丘里管上游集成流量调整装置,从而减小脉动流,有效提升文丘里流量计的稳定性。此外,开展了集成不同类型流量调整装置的文丘里流量计压损特性数值研究,结果表明K-Lab型流量调整装置阻力较小。本文提出的方案可有效提升文丘里流量计测量精度。     

基于CFD方法格架局部阻力系数计算模型研究

为了研制高性能燃料组件,定位格架的阻力特性直接关系到燃料组件的热工性能和水力相容性。本文针对5×5规模的定位格架,从流动阻力的基本原理出发,利用CFD方法研究并建立了格架局部阻力特性的理论计算模型,并对计算结果进行验证。结果表明,基于计算模型获得的格架局部阻力系数与直接模拟结果基本一致,验证了计算模型的准确性。     

蒸汽发生器一级汽水分离器两相流动数值模拟

采用计算流体力学方法并采用非结构化网格和多块网格技术对流动区域进行了网格划分,用两相流模型对蒸汽发生器一级汽水分离器两相流动进行模拟,得到了汽-液两相流动细节,将出口蒸汽干度与蒸汽发生器热工水力专用计算程序计算结果进行比较,吻合良好.     

基于多孔介质模型的行波堆TP-1堆芯稳态温度场与流场数值模拟

根据TerraPower公司最新设计的钠冷行波堆TP-1的具体结构和运行特点,采用多孔介质模型,使用商用软件CFX对行波堆堆芯的热工水力特性进行数值模拟,得到了TP-1稳态运行条件下堆芯温度场、速度场和压力场分布。结果表明：应用多孔介质模型对行波堆堆芯进行三维热工水力数值模拟的方法直观、快速、有效,将它应用于行波堆堆芯稳态条件下三维流场和温度场分析具有一定的意义。     

基于大涡模拟的波形板汽水分离器数值研究

采用Lagrange-Euler方法对波形板汽水分离器内离散气-液两相流动进行了数值模拟研究。对于连续相,使用大涡模拟(LES)湍流模型替代常见的雷诺平均模型(RANS)进行数值模拟。大涡模拟方法将湍流分为大、小两种尺度,大尺度涡采用直接数值求解,只对小尺度湍流脉动建立模型。此方法不仅可给出更准确的分离效率等整体性能,同时可得到流动的瞬态细节和湍流脉动对液滴的影响,进而获得更为准确可信的液滴轨迹。计算结果表明,大涡模拟得到的结果同实验结果符合良好;与雷诺平均模型相比,大涡模拟可为汽水分离器的机理研究和优化设计提供更基础的模型。